Производители стеновых материалов предлагают новые энергосберегающие решения для увеличения теплозащиты ограждающих конструкций и повышения энергоэффективности зданий.

Выбор стеновых конструкций
Повышение теплозащитных свойств стеновых конструкций остается одной из основных задач при создании энергоэффективных зданий. Можно выделить различные способы повышения сопротивления теплопередаче современных стеновых ограждений. Среди них: увеличение толщины однородных стеновых конструкций, увеличение толщины теплоизоляции в составе многослойной ограждающей конструкции, снижение насыпной плотности заполнителей, используемых для изготовления стеновых блоков и панелей, использование в кладке стен поризованных и крупнопористых мелкоштучных стеновых изделий с меньшим объемным весом и другие.
Несмотря на большое количество апробированных строительных материалов и конструкций, эксперты признают, что дальнейшее повышение показателей теплосопротивления стеновых конструкций может оказаться малоэффективным и экономически необоснованным.
Более половины потерь тепла, расходуемого в течение отопительного периода, приходится на оболочку здания. Результаты первого этапа реализации программы энергосбережения в Москве показали, что повышение энергоэффективности зданий в типовых проектах обеспечили два основных направления — повышение коэффициента теплосопротивления стен с 3,1 м²·°С/Вт до 3,7 м²·°С/Вт (58% в общем объеме сэкономленных ресурсов) и сокращение расходов на отопление за счет регулирования отопительных систем отопления (42%). Дальнейшее увеличение теплозащиты ограждающих конструкций достижимо за счет энергоэффективных окон, пока наивысший показатель светоотражающих конструкций для типовых зданий составляет 1,2 м²·°С/Вт.
— Есть известный график зависимости расхода тепла от сопротивления теплопередаче: после значения 3,5 м²·°С/Вт существенного уменьшения затрат на отопление уже не получить, — говорит д.т.н., проф. кафедры «Управление проектами и программами» РЭУ им. Г. В. Плеханова Александр Дмитриев. — График капиталовложений имеет такой же характер. После достижения предусмотренных программой показателей уровня 2010 г. удорожание по типовым сериям составило от 1 до 2 тыс. руб. на кв. м. Но если и дальше повышать сопротивление теплопередаче стен за счет дополнительного утепления, стоимость теплозащиты возрастет настолько, что срок ее окупаемости превысит 20–30 лет. Но за это время требования к теплозащите могут возрасти.
В Беларуси, следуя новым нормативам на ограждающие конструкции, пошли по пути использования неоднородного утепления стен, разработали окна с полиуретановыми вставками и современными стеклопакетами (так же с коэффициентом сопротивления теплопередаче 1,2 м²·°С/Вт) и ввели систему утилизации тепла.
— С 2007 г. мы начали строить энергоэффективные многоэтажные панельные дома без изменения объемно-планировочных решений, сохранив существующую в ДСК оснастку, — рассказывает первый заместитель директора НИПТИС им. Атаева Леонид Данилевский. — Мы оптимизировали конструкции панелей без изменений габаритов и учли неоднородность теплопотерь в здании. Благодаря дополнительной теплоизоляции, показатель приведенного сопротивления теплопередаче по торцевой стене имеет значение 5,2 м²·°С/Вт, на перекрытии верхнего этажа — 6 м²·°С/Вт, окаймляющие панели 4,2 м²·°С/Вт, середина фасада здания — 3,2 м²·°С/Вт. Кроме этого, мы использовали окна нового поколения и систему приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла. Сейчас построено уже около 800 тыс. кв. м жилья с удельными показателями по энергозатратам 110 кВт ч/м2 в год.
По словам специалиста, в этих домах использованы различные конструктивные системы — сборный железобетон с утеплением типа «сэндвич», каркас с мелкоштучным заполнением из кирпича или газобетона в сочетании с утеплителем.
То есть создать энергоэффективное ограждение можно из любых стеновых и теплоизоляционных материалов, однако с точки зрения экономической целесообразности имеет значение стоимость их производства, затраты на строительно-монтажные работы по созданию стеновой конструкции и эксплуатационные характеристики.
Эффективность стеновых материалов
Газобетон считается одним из наименее энергозатратных материалов в расчете на весь жизненный цикл продукции. Энергоемкость его производства примерно в 6 раз меньше, чем энергоемкость пустотных камней из тяжелого бетона, в 3 раза меньше, чем энергоемкость производства силикатного кирпича (в расчете на кубометр).
Интерес строителей к автоклавному ячеистому бетону растет: за последнее десятилетие в России производство автоклавных ячеистых бетонов увеличилось более чем в 5 раз. Особенно широкое применение наряду с высокопустотными изделиями он получил в малоэтажном строительстве — как в однослойных стенах, так и в качестве основы для многослойных конструкций.
С точки зрения основных направлений использования газобетона различают конструкционные, конструкционно-изоляционные и теплоизоляционные. Конструкционные ячеистые бетоны присутствуют на рынке в малом количестве. Это преимущественно армированные изделия с плотностью D700. Около 98% выпускаемых газобетонных блоков плотностью D400, D 500, D600 относятся к конструкционно-изоляционным бетонам. Теплоизоляционные газобетоны плотностью D350 и ниже также имеют перспективы применения в строительстве.
Физико-технические характеристики автоклавного газобетона позволяют применять изделия из него для устройства несущих и ограждающих конструкций в различных областях строительства, в зданиях разной этажности, как с каркасными, так и со стеновыми несущими системами.
Как уверяют производители, автоклавный газобетон является единственным материалом, позволяющим создать однородную (без использования дополнительного утеплителя) ограждающую конструкцию стены, которая бы соответствовала требованиям СНиПов по строительной теплотехнике.
На петербургском заводе AEROC освоили производство газобетонных блоков низкой плотности и начали внедрять их на стройках малоэтажного домостроения в качестве однородной конструкции.
Как видно из сравнительных характеристик различных стеновых конструкционных стройматериалов, конструкционно-изоляционный газобетон превосходит их по удельной теплоемкости, паропроницаемости и сопротивлению теплопередаче.
Еще одно свойство стеновых конструкций, которые следует принимать во внимание при выборе эффективной оболочки здания, — это тепловая инерция стеновых конструкций. На нагревание 1 кв. м кирпичных стен требуется энергии больше в 3,5 раза (для полнотелого кирпича) и в 2,3 раза больше (для пустотного кирпича), чем на нагревание стены из газобетонных блоков, а остывание кирпичных стен происходит быстрее в 1,37 и 1,31 раз соответственно.
На заметку проектировщикам
При всех достоинствах автоклавного газобетона у этого стройматериала есть и недостатки, которые могут проявляться на всех этапах строительного процесса и в конечном итоге сказаться на энергетической эффективности стеновой конструкции.
Один из них связан с тем, что в теплотехнических расчетах часто не учитывается влияние теплопроводных включений (так называемых «мостиков холода») на теплотехническую однородность наружных ограждающих конструкций из блоков.
В реальных условиях строительства таких включений в массиве газобетонной стены предостаточно: горизонтальные и вертикальные швы кладки, оконные откосы, оконные и дверные перемычки, узлы опирания плит перекрытий на стены, межэтажные армированные пояса, гибкие и жесткие связи газобетонной кладки с лицевым кирпичным слоем, закладные детали, анкера для крепления утеплителя, оконные и дверные перемычки и т. д. Фактический коэффициент теплотехнической однородности стен из газобетонных блоков оказывается не выше 0,6.
Это означает, что при проектировании конструкции стены из блоков фактические потери тепловой энергии через стены на 40% превышают расчетные, в результате чего при проектировании системы отопления следует закладывать 40-процентный запас тепловой мощности на потери через теплопроводные включения.
В ГОСТ и в материалах для проектирования всех без исключения производителей указываются теплотехнические характеристики непосредственно газобетона, т. е. без учета всех возможных теплопроводных включений.
Кроме того, поступающий на стройплощадку автоклавный газобетон в силу особенностей производства содержит большое количество влаги (более 40% по массе), значительно превышающее расчетные 5%. До выхода в действие ГОСТ 31359 отпускная влажность изделий не должна была превышать 25% по массе.
Но фактически ни одно из современных предприятий выдержать это требование не могло, и в новом ГОСТе это требование отменили. Фактически отпускная влажность изделий из автоклавного газобетона составляет 35–45%. На этапе хранения и строительства к этой влаге может добавиться влага строительная и влага от осадков. В процессе эксплуатации влажность стен постепенно уменьшается до некоторого равновесного значения. Этот процесс в зависимости от отделки и условий эксплуатации может продолжаться 5–10 лет. Понятно, что теплотехнические показатели изделий в этом случае будут далеки от расчетных (принимаемых при влажности 5%). Это означает, что первые 5–10 лет эксплуатации в здании будет наблюдаться «перетоп» из-за повышенной влажности изделий в кладке, т. е. эксплуатирующая организация (жильцы) будут все эти годы переплачивать на отоплении, выгоняя за свой счет эту «лишнюю» влагу из стен.
Необходимость эффективного выведения влаги предъявляет определенные требования к наружной и внутренней отделке стен. Отделочные материалы должны обладать определенными физико-техническими показателями по плотности, паропроницаемости, водопоглощению, стойкости к переменному увлажнению и высушиванию и т. д. Если оштукатурить стену паронепроницаемой штукатуркой, а изнутри покрыть стены масляной краской или оклеить гипрок виниловыми обоями, то сроки высыхания кладки возрастут, и влага будет долго «гулять» внутри стены, пока не начнет обрушаться штукатурное покрытие.
Отсюда следует, что утеплять стеновые конструкции из газобетона необходимо. Так полагают разработчики Регионального методического документа (РМД) по обеспечению энергетической эффективности зданий.
Справедливости ради следует отметить, что некоторые недостатки стеновых конструкций являются результатом не только непроработанных проектных решений, но и низкой квалификации рабочих, случайного брака или скрытых дефектов стройматериалов.
Например, кладка может выполняться без промазывания вертикальных швов, что немедленно сказывается на воздухопроницаемости стены и увеличении так называемых инфильтрационных потерь тепловой энергии; доставка, разгрузка и хранение хрупких блоков может выполняться с нарушением рекомендаций изготовителя. Использование битых блоков в кладке стен приводит к увеличению расхода кладочного раствора, что еще больше увеличивает теплотехническую неоднородность стен из блоков.